(57)【要約】【課題】ＳｉＯ２マスクを用いること無く、III族窒化物を形成する方法を提供する。【解決手段】有機金属気相成長炉１７に成膜ガスＧ８を供給して、基板５１の主面５１ａ上に第１のIII族窒化物膜５３をヘテロエピタキシャル成長する。第１のIII族窒化物膜５３の熱処理を行って、複数のドロップレットを形成する。引き続いて、第１のIII族窒化物膜５３ｃ（５３ｅ）上に第２のIII族窒化物５９を堆積する。ドロップレットを形成した後に窒素を含むガスを供給すると、ドロップレットの構成元素と窒素との化合物が形成される。第２のIII族窒化物５９は、熱処理された第１のIII族窒化物上および該化合物上に堆積される。第２のIII族窒化物５９は、第１のIII族窒化物の転位密度よりも小さい転位密度の領域を含む。【選択図】図６
2007008742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物を形成する方法であって、
基板と、前記基板の材料と異なる材料からなり前記基板上に設けられた第１のIII族窒化物とを含む基板生産物を準備する工程と、
前記基板生産物の熱処理を行うことによって、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成する工程と、
窒素を含むガスを供給して、前記ドロップレットの前記構成元素の少なくともいずれかと窒素との化合物を形成する工程と、
前記化合物を形成した後に、第２のIII族窒化物を堆積する工程と
を備える、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
III族窒化物を形成する方法であって、
基板の材料と異なる材料からなり前記基板上に設けられたIII族窒化物領域上に第１のIII族窒化物を形成する工程と、
前記第１のIII族窒化物の熱処理を行って、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成する工程と、
窒素を含むガスを供給して、前記ドロップレットの構成元素と窒素との化合物を形成する工程と、
前記化合物を形成した後に、第２のIII族窒化物を堆積する工程と
を備える、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
III族窒化物を形成する方法であって、
基板と、前記基板の材料と異なる材料からなり前記基板上に設けられた第１のIII族窒化物とを含む基板生産物を準備する工程と、
前記基板生産物の熱処理を行うことによって、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成する工程と、
前記ドロップレットを形成した後に、窒素源を含む成膜ガスを供給して第２のIII族窒化物を堆積する工程と
を備える、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
III族窒化物を形成する方法であって、
基板の材料と異なる材料からなり前記基板上に設けられたIII族窒化物領域上に第１のIII族窒化物を形成する工程と、
前記第１のIII族窒化物の熱処理を行って、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成する工程と、
前記ドロップレットを形成した後に、窒素源を含む成膜ガスを供給して第２のIII族窒化物を堆積する工程と
を備える、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記第１のIII族窒化物は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮおよびＡｌＩｎＧａＮのいずれかからなり、
ドロップレットを形成する前記工程では、前記ドロップレットは、前記熱処理によって前記第１のIII族窒化物の表層から窒素を取り除くことによって形成される、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載された方法。
【請求項６】
ドロップレットを形成する前記工程では、前記ドロップレットは、窒素源を含むガスを実質的に供給すること無く、アルミニウムを含むガス、ガリウムを含むガスおよびインジウムを含むガスの少なくともいずれかを供給して形成される、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載された方法。
【請求項７】
前記ドロップレットは、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを含む合金から成る、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載された方法。
【請求項８】
前記第２のIII族窒化物は、前記ドロップレット上から成長する第１の領域と、前記第１の領域と異なる第２の領域とを含み、
前記第２のIII族窒化物の前記第１の領域の貫通転位密度は前記前記第１のIII族窒化物の貫通転位密度より一桁以上小さく、
前記第１の領域のIII族組成は前記第２の領域のIII族組成より大きい、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載された方法。
【請求項９】
前記第１のIII族窒化物は窒化ガリウム膜からなり、
前記第２のIII族窒化物は窒化ガリウム膜からなる、ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１０】
支持基体と、
前記支持基体の材料と異なるIII族窒化物からなり前記支持基体の主面上に設けられた第１のIII族窒化物領域と、
第１のIII族組成を有する第１の部分と前記第１のIII族組成より小さい第２のIII族組成を有する第２の部分とを含んでおり前記第１のIII族窒化物領域上に設けられた第２のIII族窒化物領域と、を備え、
前記第１の部分は、前記支持基体の前記主面から前記第１のIII族窒化物領域と前記第２のIII族窒化物領域との界面へ向かう方向に伸びており、
前記第２のIII族窒化物領域の前記第１の部分の貫通転位密度は前記第１のIII族窒化物領域の貫通転位密度より一桁以上小さいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
前記第１のIII族窒化物領域は窒化ガリウムからなり、
前記第２のIII族窒化物領域は窒化ガリウムからなる、ことを特徴とする請求項１０に記載された半導体装置。
【請求項１２】
前記第１のIII族組成と前記第２のIII族組成との差は０．１パーセントより大きい、ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載された半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物膜を形成する方法および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、有機金属気相成長エピタキシ法を用いて低欠陥密度の窒化ガリウムを成長することが記載されている。この窒化ガリウムは、次のように形成される。６H−ＳｉＣ基板上に設けられたＡｌＮバッファ層上に窒化ガリウムを堆積した後に、ＳｉＯ２マスクを形成する。このＳｉＯ２マスクは、３μｍ間隔で設けられた３μｍ幅の窓領域を有する。マスクを形成した後に、窒化ガリウムを成長する。窓領域に成長される窒化ガリウムには、下地の窒化ガリウムと窒化アルミニウムとの界面からの高密度の貫通転位が含まれる。オバーグロース領域は、低密度の貫通転位を含む。
【０００３】
非特許文献２には、有機金属気相エピタキシャル成長に関して、熱力学的な計算により状態図が求められている。
【非特許文献１】Oki-Hyun Ham et al., Appl. Phys. Lett. 71 (18), 3 November 1997
【非特許文献２】Akinori KOUKITU et al., Jap. J Appl. Phys. Vol. 36 (1997), pp. L1136-L1138
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
低密度転位の窒化ガリウム系領域、例えば窒化ガリウムを得るためには、非特許文献１に記載されているように、窒化ガリウム領域上に作製されたＳｉＯ２マスクを用いて、窒化ガリウムのエピタキシャル・ラテラル・オーバグロース（ＥＬＯ）を行う。しかしながら、非特許文献１に記載されている方法では、適切なパターンを有するＳｉＯ２マスクが必要である。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の事情を鑑みて為されたものであり、ＳｉＯ２マスクを用いること無く、III族窒化物を形成する方法を提供することを目的とするものであり、またＳｉＯ２マスクを含まず低転位の窒化ガリウム系半導体を有する半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一側面は、III族窒化物を形成する方法である。この方法は、（ａ）基板と、前記基板の材料と異なる材料からなり前記基板上に設けられた第１のIII族窒化物とを含む基板生産物を準備する工程と、（ｂ）前記基板生産物の熱処理を行うことによって、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成する工程と、（ｃ）窒素を含むガスを供給して、前記ドロップレットの前記構成元素の少なくともいずれかと窒素との化合物を形成する工程と、（ｄ）前記化合物を形成した後に、第２のIII族窒化物を堆積する工程とを備える。
【０００７】
この方法によれば、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成した後に、窒素を含むガスを供給して該化合物を形成する。第２のIII族窒化物は、熱処理された第１のIII族窒化物上および該化合物上に堆積される。この第２のIII族窒化物は、第１のIII族窒化物の転位密度よりも小さい転位密度の領域を含む。
【０００８】
本発明に係る別の側面は、III族窒化物膜を形成する方法である。この方法は、（ａ）基板の材料と異なる材料からなり前記基板上に設けられたIII族窒化物領域上に第１のIII族窒化物を形成する工程と、（ｂ）前記第１のIII族窒化物の熱処理を行って、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成する工程と、（ｃ）窒素を含むガスを供給して、前記ドロップレットの構成元素と窒素との化合物を形成する工程と、（ｄ）前記化合物を形成した後に、第２のIII族窒化物を堆積する工程とを備える。
【０００９】
この方法によれば、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成した後に、窒素を含むガスを供給して上記の化合物を形成する。第２のIII族窒化物は、熱処理された第１のIII族窒化物上および該化合物上に堆積される。この第２のIII族窒化物は、第１のIII族窒化物の転位密度よりも小さい転位密度の領域を有する。
【００１０】
本発明に係る更なる別の側面は、III族窒化物を形成する方法である。この方法は、（ａ）基板と、前記基板の材料と異なる材料からなり前記基板上に設けられた第１のIII族窒化物とを含む基板生産物を準備する工程と、（ｂ）前記基板生産物の熱処理を行うことによって、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成する工程と、（ｃ）前記ドロップレットを形成した後に、窒素源を含む成膜ガスを供給して第２のIII族窒化物を堆積する工程とを備える。
【００１１】
この方法によれば、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成した後に、窒素源を含む成膜ガスを供給すると、上記の化合物が形成されると共に、第２のIII族窒化物が、熱処理された第１のIII族窒化物上および該化合物上に堆積される。この第２のIII族窒化物は、第１のIII族窒化物の転位密度よりも小さい転位密度の領域を有する。
【００１２】
本発明に係るまた更なる別の側面は、III族窒化物を形成する方法である。この方法は、（ａ）基板の材料と異なる材料からなり前記基板上に設けられたIII族窒化物領域上に第１のIII族窒化物を形成する工程と、（ｂ）前記第１のIII族窒化物の熱処理を行って、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成する工程と、（ｃ）前記ドロップレットを形成した後に、窒素源を含む成膜ガスを供給して第２のIII族窒化物を堆積する工程とを備える。
【００１３】
この方法によれば、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成した後に、窒素源を含む成膜ガスを供給すると、上記の化合物が形成される。第２のIII族窒化物は、熱処理された第１のIII族窒化物上および該化合物上に堆積される。この第２のIII族窒化物の転位密度は、第１のIII族窒化物の転位密度よりも小さい。
【００１４】
本発明に係る上記の方法では、前記第１のIII族窒化物は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮおよびＡｌＩｎＧａＮのいずれかからなる。ドロップレットを形成する前記工程では、前記ドロップレットは、前記熱処理によって前記第１のIII族窒化物膜の表層から窒素を取り除くことによって形成される。この方法によれば、窒化ガリウム系半導体から、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットが形成される。
【００１５】
本発明に係る上記の方法では、ドロップレットを形成する前記工程では、前記ドロップレットは、窒素源を含むガスを実質的に供給すること無く、アルミニウムを含むガス、ガリウムを含むガス及びインジウムを含むガスの少なくともいずれかを供給して形成される。この方法によれば、供給されたガス（アルミニウムを含むガス、ガリウムを含むガス及びインジウムを含むガスの少なくともいずれか）から、該供給されたガスの構成元素に応じたドロップレットが形成される。
【００１６】
本発明に係る上記の方法では、前記ドロップレットは、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを含む合金からなることができる。この方法において利用可能なドロップレットの一形態である。
【００１７】
本発明に係る上記の方法では、前記第２のIII族窒化物は、前記ドロップレット上に形成された第１の領域と、前記第１の領域と異なる第２の領域とを含み、前記第２のIII族窒化物の前記第１の領域の貫通転位密度は前記前記第１のIII族窒化物の貫通転位密度より一桁以上小さく、前記第１の領域のIII族組成は前記第２の領域のIII族組成より大きい。
【００１８】
本発明に係る方法では、前記第１のIII族窒化物領域は窒化ガリウム膜からなり、前記第２のIII族窒化物領域は窒化ガリウム膜からなる。この方法によれば、ＳｉＯ２マスクを含まず低転位の窒化ガリウム系半導体が提供される。
【００１９】
本発明に係る上記の方法において、好適には、前記第１のIII族窒化物は窒化ガリウムからなり、前記第２のIII族窒化物膜は窒化ガリウムからなる。
【００２０】
本発明の更なるまた別の側面に係る半導体装置は、（ａ）支持基体と、（ｂ）前記支持基体の材料と異なるIII族窒化物からなり前記支持基体上に設けられた第１のIII族窒化物領域と、（ｃ）第１のIII族組成を有する第１の部分と前記第１のIII族組成より小さい第２のIII族組成を有する第２の部分とを含んでおり前記第１のIII族窒化物領域上に設けられた第２のIII族窒化物領域とを備え、前記第２のIII族窒化物領域の貫通転位密度は前記第１のIII族窒化物領域の貫通転位密度より一桁以上小さい。この半導体装置によれば、ＳｉＯ２マスクを含まず低転位の窒化ガリウム系半導体が提供される。また、本発明に係る半導体装置では、前記第１のIII族窒化物領域は窒化ガリウムからなり、前記第２のIII族窒化物領域は窒化ガリウムからなる。この半導体装置によれば、ＳｉＯ２マスクを含まず低転位の窒化ガリウムが提供される。さらに、本発明に係る半導体装置では、前記第１のIII族組成と前記第２のIII族組成との差は０．１パーセントより大きい。
【００２１】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、ＳｉＯ２マスクを用いること無く、III族窒化物を形成する方法が提供される。また、本発明によれば、ＳｉＯ２マスクを含まず低転位の窒化ガリウム系半導体を有する半導体装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のIII族窒化物膜を形成する方法および半導体装置に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２４】
（第１実施の形態）
図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）、図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、第１の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。まず、基板生産物１１を準備する。図１（Ａ）に示されるように、基板生産物１１は、基板１３と、基板１１上に設けられたIII族窒化物領域１５とを含む。III族窒化物領域１５は基板１１の材料と異なるIII族窒化物からなる。基板１３の材料としては、サファイア、シリコンカーバンド等を使用できる。基板生産物１１一例は、サファイア基板と、サファイア基板上に形成された低温ＧａＮバッファ膜とを含む。基板生産物１１を有機金属気相成長炉１７内に配置する。
【００２５】
図１（Ｂ）に示されるように、有機金属気相成長炉１７に成膜ガスＧ１を供給して、基板生産物１１の主面１１ａ（III族窒化物領域１５の表面１５ａ）上に第１のIII族窒化物膜１９をエピタキシャル成長する。第１のIII族窒化物膜１９は基板１１の材料と異なるIII族窒化物からなる。一実施例では、第１のIII族窒化物膜１９はIII族窒化物領域１５上にホモエピタキシャル成長される。第１のIII族窒化物膜１９は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮといった窒化ガリウム系半導体からなる。一例では、アンモニア及びトリメチルガリウムを供給して、低温ＧａＮバッファ膜上にアンドープＧａＮ膜を形成する。
【００２６】
図１（Ｃ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜１９の熱処理を行う。この熱処理は、有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。この熱処理工程において、複数のドロップレットを形成する。ドロップレットは、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含む。ドロップレットの形成の一例では、ドロップレットは、プロセスガスＧ２を供給して、第１のIII族窒化物膜１９の表層１９ａから窒素を取り除くことによって形成される。ガスＧ２は、窒化ガリウム系半導体を成長するために使用する有機金属原料及びアンモニア等の窒素原料を含まず、水素Ｈ２といったキャリアガスとして使用されるようなガスを含む。このようなガスとして、例えばアルゴン、ヘリウム、塩化水素等を用いることができる。炉内の温度は、例えば摂氏９５０度以下である。プロセスガスＧ２はアンモニア等の窒素原料を含まないので、第１のIII族窒化物膜１９の表面は改質される。この改質により、III族窒化物から窒素原子が抜けて、熱処理された表面は、III族リッチになる。また、この改質により、第１のIII族窒化物膜１９の膜厚が熱処理中に減少して第１のIII族窒化物膜１９ｂが形成される。第１のIII族窒化物膜１９ｂの表面１９ｃ上には多数のドロップレットが形成されるが、図１（Ｃ）には例示的に１個のドロップレット２１が描かれている。ドロップレットの主要な構成元素は、第１のIII族窒化物膜１９の構成元素のうちのIII族元素である。例えば、第１のIII族窒化物膜１９が窒化ガリウムからなるときは、ドロップレットの主要な構成元素はガリウムである。この方法によれば、窒化ガリウム系半導体から、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットが形成される。
【００２７】
次いで、図２（Ａ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜１９ｂの熱処理を行う。この熱処理は、有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。熱処理工程では、窒素を含むガスＧ３を供給して、ドロップレットの構成元素と窒素との化合物を形成する。ガスＧ３は、例えばアンモニアガスを含む。ガスＧ３の一例として、ＮＨ３およびＨ２を用いることができる。炉内の圧力は、例えば１キロパスカル以上である。炉内の温度は、例えば摂氏１２００度以下である。表面１９ｃ上の多数のドロップレットは、窒素を含むガスＧ３と反応して窒化物になる。この窒化物は、本熱処理工程で使用する温度では固体である。窒素を含むガスＧ３を供給して第１のIII族窒化物膜１９ｂの熱処理を行うことにより、多数のドロップレットに対応した化合物が付着した表面を有する第１のIII族窒化物膜１９ｄが形成される。図２（Ａ）には例示的に１個の化合物２３が描かれている。
【００２８】
図２（Ｂ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜１９ｄ上に第２のIII族窒化物２５を堆積する。この堆積は、成膜ガスＧ４を用いて有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。ガスＧ４は、所望の有機金属原料（トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム等の少なくともいずれかの原料）及びアンモニアを含むことができる。炉内の圧力は、例えば１キロパスカル以上である。炉内の温度は、例えば摂氏９５０度以上１２００度以下である。第２のIII族窒化物膜２５は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮといった窒化ガリウム系半導体からなる。
【００２９】
この方法によれば、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレット２１を形成した後に、窒素を含むガスＧ３を供給して該化合物２３を形成する。第２のIII族窒化物膜２５は、熱処理された第１のIII族窒化物膜２９ｄ上及び該化合物２３上に堆積される。この第２のIII族窒化物膜２５は、第１のIII族窒化物膜１９ｄの転位密度よりも小さい転位密度の領域を有する。
【００３０】
引き続き、別のドロップレットの作製法を説明する。図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、第１の実施の形態の変形例に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。
【００３１】
図３（Ａ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜１９の熱処理を行う。この熱処理は、有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。この熱処理工程において、複数のドロップレットを形成する。ドロップレットは、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含む。ドロップレットの形成の別の例では、ドロップレットは、プロセスガスＧ５を供給して第１のIII族窒化物膜１９の表層１９ａに形成される。ガスＧ５は、窒素源を含むガスを実質的に供給すること無く、またアルミニウムを含むガス、ガリウムを含むガスおよびインジウムを含むガスの少なくともいずれかを含む。この方法によれば、供給された有機金属原料ガス（アルミニウムを含む有機金属原料ガス、ガリウムを含む有機金属原料ガスおよびインジウムを含む有機金属原料ガスの少なくともいずれか）は、窒素原料ガスと反応することができず、この結果、該供給されたガスの構成元素に応じたドロップレットが形成される。このようなガスとして、既に例示されたトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム等に限定されること無い。炉内の温度は、例えば摂氏９５０度以上である。ガスＧ５は、アンモニア等の窒素原料を含まないので、第１のIII族窒化物膜１９の表面は熱処理中に改質される。この改質により、は第１のIII族窒化物膜１９ｅが形成される。第１のIII族窒化物膜１９ｅの表面１９ｆ上には多数のドロップレットが形成されるが、図３（Ａ）には例示的に１個のドロップレット２７が描かれている。ドロップレットの主要な構成元素は、ガスＧ５に含まれる有機金属原料ガスに含まれるIII族元素である。例えば、トリメチルガリウムが供給されたときは、ドロップレットの主要な構成元素はガリウムである。この方法によれば、ガスＧ５に含まれる有機金属原料ガスに応じた構成元素として含むドロップレットが形成される。
【００３２】
次いで、図３（Ｂ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜１９ｆの熱処理を行う。この熱処理は、有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。熱処理工程では、窒素を含むガスＧ３を供給して、ドロップレットの構成元素と窒素との化合物を形成する。表面１９ｆ上の多数のドロップレットは、窒素を含むガスＧ３と反応して窒化物になる。この窒化物は、本熱処理工程で使用する温度では固体である。窒素を含むガスＧ３を供給して第１のIII族窒化物膜１９ｅの熱処理を行うことにより、多数のドロップレットに対応した化合物が付着した表面を有する第１のIII族窒化物膜１９ｇが形成される。図３（Ｂ）には例示的に１個の化合物２９が描かれている。
【００３３】
図２（Ｂ）を参照しながら説明された成膜法と同様に、熱処理された第１のIII族窒化物膜１９ｇ上に第２のIII族窒化物２５を堆積する。この堆積は、成膜ガスＧ４を用いて有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。
【００３４】
この方法によっても、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレット２７を形成した後に、窒素を含むガスＧ３を供給して該化合物２９を形成する。第２のIII族窒化物膜２５は、第１のIII族窒化物膜１９ｇ上および該化合物２９上に堆積される。この第２のIII族窒化物膜２５は、第１のIII族窒化物膜１９ｇの転位密度よりも小さい転位密度の領域を有する。
【００３５】
また、ドロップレットは、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを含む合金を第１のIII族窒化物膜の表面に付けることによっても形成することができる。
【００３６】
（実施例１）
有機金属気相成長炉を用いて、サファイア基板を１０５０℃で水素を用いて前処理した後に、４８０℃で低温ＧａＮバッファ層を形成する。この後に、トリメチルガリウム（以下、ＴＭＧと記す）の供給量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第１のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。次いで、ＴＭＧおよびＮＨ３の供給を停止すると共に、水素の流量２０ｓｌｍを用いて、摂氏１０５０度の温度でアンドープＧａＮを熱処理する。この熱処理により、アンドープＧａＮの厚さは、１μｍ程度、減少するけれども、ガリウムドロップレットが生成される。この後に、流量８ｓｌｍのＮＨ３、流量１２ｓｌｍの水素を２分程度流して、ドロップレットを固体のＧａＮに変える。次いで、ＴＭＧの流量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第２のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。ドロップレット生成を用いないアンドープＧａＮの転位密度は２×１０９ｃｍ−２程度であるが、第２のアンドープＧａＮの転位密度は１×１０８ｃｍ−２程度まで減少した。
【００３７】
（実施例２）
有機金属気相成長炉を用いて、サファイア基板を１０５０℃で水素を用いて前処理した後に、４８０℃で低温ＧａＮバッファ層を形成する。この後に、ＴＭＧの供給量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第１のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。次いで、ＮＨ３の供給を停止すると共に、流量２５０μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量２０ｓｌｍの水素を流して、摂氏１０５０度の温度でアンドープＧａＮを熱処理する。この熱処理により、ガリウムドロップレットが生成される。この後に、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを２分程度流して、ドロップレットを固体のＧａＮに変える。次いで、ＴＭＧの流量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第２のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。ドロップレット生成を用いないアンドープＧａＮの転位密度と比較して、第２のアンドープＧａＮの転位密度が減少した。
【００３８】
（実施例３）
有機金属気相成長炉を用いて、サファイア基板を１０５０℃で水素を用いて前処理した後に、４８０℃で低温ＧａＮバッファ層を形成する。この後に、ＴＭＧの流量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第１のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。次いで、ＮＨ３の供給を停止すると共に、流量２５０μｍｏｌ／ｍｉｎのトリメチルアルミニウム（以下、ＴＭＡｌと記す）、流量２０ｓｌｍの水素を流して、摂氏１０５０度の温度でアンドープＧａＮを熱処理する。この熱処理により、アルミニウムドロップレットが生成される。この後に、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを２分程度流して、ドロップレットを固体のＡｌＮに変える。次いで、ＴＭＧの流量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第２のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。ドロップレット生成を用いないアンドープＧａＮの転位密度と比較して、第２のアンドープＧａＮの転位密度が減少した。
【００３９】
（実施例４）
有機金属気相成長炉を用いて、ＳｉＣ基板上に、ＴＭＡｌの流量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、１０８０℃で高温ＡｌＮバッファ層を形成する。この後に、ＴＭＧの流量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第１のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。次いで、ＴＭＧおよびＮＨ３の供給を停止すると共に、水素の流量２０ｓｌｍを用いて、摂氏１０５０度の温度でアンドープＧａＮを熱処理する。この熱処理により、アンドープＧａＮの厚さは、１μｍ程度、減少するけれども、ガリウムドロップレットが生成される。この後に、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを２分程度流して、ドロップレットを固体のＧａＮに変える。次いで、ＴＭＧの流量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第２のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。ドロップレット生成を用いないアンドープＧａＮの転位密度と比較して、第２のアンドープＧａＮの転位密度が減少した。
【００４０】
（第２の実施の形態）
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、第２の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。第１の実施の形態と同様に、基板生産物３１を準備する。図４（Ａ）に示されるように、基板生産物３１を有機金属気相成長炉１７内に配置する。基板生産物３１は、基板３３と、基板３１上に設けられたIII族窒化物領域３５とを含む。III族窒化物領域３５は基板３１の材料と異なるIII族窒化物からなる。基板生産物３１一例は、ＳｉＣ基板と、ＳｉＣ基板上に形成された高温ＡｌＮバッファ膜とを含む。
【００４１】
図４（Ｂ）に示されるように、有機金属気相成長炉１７に成膜ガスＧ６を供給して、基板生産物３１の主面３１ａ（III族窒化物領域３５の表面３５ａ）上に第１のIII族窒化物膜３９をエピタキシャル成長する。第１のIII族窒化物膜３９は基板３１の材料と異なるIII族窒化物からなる。一実施例では、第１のIII族窒化物膜３９はIII族窒化物領域３５上にヘテロエピタキシャル成長される。一例では、アンモニアおよびトリメチルガリウムを供給して、高温ＡｌＮバッファ膜上にアンドープＧａＮ膜を形成する。第１のIII族窒化物膜３９は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのいずれかからなることができる。
【００４２】
図５（Ａ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜３９の熱処理を行う。この熱処理は、有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。この熱処理工程において、複数のドロップレットを形成する。ドロップレットは、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含む。
【００４３】
一例のドロップレット形成は、図１（Ｃ）を参照しながら説明された工程と同様に行われる。ドロップレットは、プロセスガスＧ２を供給して、第１のIII族窒化物膜３９の表層３９ａから窒素を取り除くことによって形成される。プロセスガスＧ２は、窒化ガリウム系半導体を成長するために使用する有機金属原料およびアンモニア等の窒素原料を含まず、水素Ｈ２といったキャリアガスとして使用されるようなガスを含む。プロセスガスＧ２は、アンモニア等の窒素原料を含まないので、第１のIII族窒化物膜３９の表面は熱処理後中に改質されて、第１のIII族窒化物膜３９ｂが形成される。第１のIII族窒化物膜３９ｂの表面３９ｃ上には多数のドロップレットが形成される。
【００４４】
別の例のドロップレット形成は、図３（Ａ）を参照しながら説明された工程と同様に行われる。ドロップレットは、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含む。ドロップレットは、プロセスガスＧ５を供給して第１のIII族窒化物膜３９の表層３９ａに形成される。ガスＧ５は、窒素源を含むガスを実質的に供給すること無く、またアルミニウムを含む有機金属原料ガス、ガリウムを含む有機金属原料ガスおよびインジウムを含む有機金属原料ガスの少なくともいずれかを含む。ガスＧ５は、アンモニア等の窒素原料を含まないので、第１のIII族窒化物膜３９の表面は熱処理中に改質される。この改質により、第１のIII族窒化物膜３９ｅが形成される。第１のIII族窒化物膜３９ｅの表面３９ｆ上には多数のドロップレットが形成される。
【００４５】
引き続いて、図５（Ｂ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜３９ｃ（３９ｅ）上に第２のIII族窒化物４５を堆積する。この堆積は、成膜ガスＧ７を用いて有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。成膜ガスＧ７は、所望の有機金属原料（トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム等）およびアンモニアを含むことができる。成膜ガスＧ７は、所望の有機金属原料に加えて、アンモニアといった窒素源ガスを含むので、この成膜工程において、窒素源ガスの窒素は、第１のIII族窒化物膜３９ｂ（３９ｅ）の表面３９ｃ（３９ｆ）上の多数のドロップレットの構成元素と反応して化合物を形成する。つまり、大部分のドロップレットは、成膜工程の初期において、窒素を含むガスＧ７と反応して窒化物になる。この窒化物は、本成膜工程で使用する温度では固体である。窒素を含むガスＧ７を供給して第１のIII族窒化物膜１９ｂの熱処理を行うことにより、多数のドロップレットに対応した化合物が付着した表面が形成されると平行して、第２のIII族窒化物４５の堆積も進行する。炉内の圧力は、例えば１キロパスカル以上である。炉内の温度は、例えば摂氏９５０度以上１２００度以下である。
【００４６】
この方法によれば、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成する。窒素を含むガスを供給して化合物を形成すると共に、第２のIII族窒化物膜４５を第１のIII族窒化物膜３９ｃ（３９ｅ）上及び該化合物上に堆積する。この第２のIII族窒化物膜２５は、第１のIII族窒化物膜３９の転位密度よりも小さい転位密度の領域を有する。
【００４７】
（実施例５）
有機金属気相成長炉を用いて、サファイア基板を１０５０℃で水素を用いて前処理した後に、４８０℃で低温ＧａＮバッファ層を形成する。この後に、トリメチルガリウム（以下、ＴＭＧと記す）の流量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第１のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。次いで、ＴＭＧおよびＮＨ３の供給を停止すると共に、水素の流量２０ｓｌｍを用いて、摂氏１０５０度の温度で、アンドープＧａＮを熱処理する。この熱処理により、アンドープＧａＮの厚さは、１μｍ程度、減少するけれども、ガリウムドロップレットが生成される。この後に、ＴＭＧの流量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第２のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。ドロップレット生成を用いないアンドープＧａＮの転位密度と比較して、第２のアンドープＧａＮの転位密度が減少した。
【００４８】
（第３の実施の形態）
図６（Ａ）、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）は、第３の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。基板５１を有機金属気相成長炉１７内に配置する。基板５１として、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板等を用いることができる。基板５１上には、基板５１の材料と異なるIII族窒化物からなるIII族窒化物領域５３を成長する。
【００４９】
図６（Ａ）に示されるように、有機金属気相成長炉１７に成膜ガスＧ８を供給して、基板５１の主面５１ａ上に第１のIII族窒化物膜５３をヘテロエピタキシャル成長する。炉内の圧力は、例えば１キロパスカル以上である。炉内の温度は、例えば摂氏９５０度以上１２００度以下である。一例では、アンモニアおよびトリメチルガリウムを供給して、サファイア基板Ｃ面上にアンドープＧａＮ膜を形成する。第１のIII族窒化物膜５３は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのいずれかからなることができるが、好ましくはＧａＮであることができる。
【００５０】
図６（Ｂ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜５３の熱処理を行う。この熱処理は、有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。この熱処理工程において、複数のドロップレットを形成する。ドロップレットは、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含む。
【００５１】
一例のドロップレット形成は、例えば図１（Ｃ）を参照しながら説明された工程と同様に行われる。ドロップレットは、プロセスガスＧ２を供給して、第１のIII族窒化物膜５３の表層５３ａから窒素を取り除くことによって形成される。プロセスガスＧ２は、窒化ガリウム系半導体を成長するために使用する有機金属原料およびアンモニア等の窒素原料を含まず、水素Ｈ２といったキャリアガスとして使用されるようなガスを含む。プロセスガスＧ２は、アンモニア等の窒素原料を含まないので、第１のIII族窒化物膜５３の表面は熱処理中に改質されて、第１のIII族窒化物膜５３ｂが形成される。第１のIII族窒化物膜５３ｂの表面５３ｃ上には多数のドロップレットが形成される。
【００５２】
別の例のドロップレット形成は、図３（Ａ）を参照しながら説明された工程と同様に行われる。ドロップレットは、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含む。ドロップレットは、プロセスガスＧ５を供給して第１のIII族窒化物膜５３の表層５３ａに形成される。プロセスガスＧ５は、窒素源を含むガスを実質的に供給すること無く、またアルミニウムを含む有機金属原料ガス、ガリウムを含む有機金属原料ガス及びインジウムを含む有機金属原料ガスの少なくともいずれかを含む。ガスＧ５は、アンモニア等の窒素原料を含まないので、第１のIII族窒化物膜５３の表面は熱処理中に改質される。この改質により、第１のIII族窒化物膜５３ｅが形成される。第１のIII族窒化物膜５３ｅの表面５３ｆ上には多数のドロップレットが形成される。
【００５３】
引き続いて、図６（Ｃ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜５３ｃ（５３ｅ）上に第２のIII族窒化物５９を堆積する。この堆積は、成膜ガスＧ９を用いて有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。成膜ガスＧ９は、所望の有機金属原料（トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム等）およびアンモニアを含むことができる。成膜ガスＧ９は、所望の有機金属原料に加えて、アンモニアといった窒素源ガスを含むので、この成膜工程において、窒素源ガスの窒素は、第１のIII族窒化物膜５３ｂ（５３ｅ）の表面５３ｃ（５３ｆ）上の多数のドロップレットの構成元素と反応して化合物を形成する。つまり、大部分のドロップレットは、成膜工程の初期において、窒素を含むガスＧ９と反応して窒化物になる。この窒化物は、本成膜工程で使用する温度では固体である。窒素を含むガスＧ９を供給して第１のIII族窒化物膜５３ｂ（５３ｅ）の熱処理を行うことにより、多数のドロップレットに対応した化合物が付着した表面が形成されると共に、第２のIII族窒化物５９の堆積が進行する。炉内の圧力は、例えば１キロパスカル以上である。炉内の温度は、例えば摂氏９５０度以上１２００度以下である。
【００５４】
この方法では、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレットを形成する。窒素を含むガスを供給して該化合物を形成すると共に、第２のIII族窒化物膜５９を第１のIII族窒化物膜５３ｂ（５３ｅ）上および該化合物上に堆積する。この第２のIII族窒化物膜５９は、第１のIII族窒化物膜５３の転位密度よりも小さい転位密度の領域を有する。
【００５５】
（実施例７）
サファイア基板上に成長された３μｍ厚のＧａＮ層を含む基板生産物を準備する。有機金属気相成長炉を用いて、水素の流量２０ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、アンドープＧａＮを熱処理する。この熱処理により、アンドープＧａＮの厚さは、１μｍ程度、エッチングされるけれども、ガリウムドロップレットが生成される。この後に、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを２分程度流して、ドロップレットを固体のＧａＮに変える。次いで、ＴＭＧの供給量１２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３の流量８ｓｌｍ、水素の流量１２ｓｌｍを用いて、１０２０℃の温度、２．６７×１０４Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）において、第２のアンドープＧａＮを２μｍ成長する。ドロップレット生成を用いないアンドープＧａＮの転位密度と比較して、第２のアンドープＧａＮの転位密度が減少した。
【００５６】
（第４の実施の形態）
図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、第４の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。基板６１を有機金属気相成長炉１７内に配置する。基板６１として、例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板等を用いることができる。基板６１上には、この基板６１の材料と異なるIII族窒化物からなるIII族窒化物領域６３を成長する。
【００５７】
図７（Ａ）に示されるように、有機金属気相成長炉１７に成膜ガスＧ８を供給して、例えば第３の実施の形態と同様に、基板６１の主面６１ａ上に第１のIII族窒化物膜６３をヘテロエピタキシャル成長する。第１のIII族窒化物膜６３は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのいずれかからなることができるが、好ましくはＧａＮである。一例では、アンモニアおよびトリメチルガリウムを供給して、サファイア基板Ｃ面上にアンドープＧａＮ膜を形成する。
【００５８】
図７（Ｂ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜６３の熱処理を行う。この熱処理は、有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。この熱処理工程において、複数のドロップレットを形成する。ドロップレットは、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含む。図７（Ｂ）には例示的に１個のドロップレット６５が描かれている。
【００５９】
一例のドロップレット形成は、例えば図１（Ｃ）を参照しながら説明された工程と同様に行われる。ドロップレットは、プロセスガスＧ２を供給して、第１のIII族窒化物膜６３の表層６３ａから窒素を取り除くことによって形成される。プロセスガスＧ２は、窒化ガリウム系半導体を成長するために使用する有機金属原料およびアンモニア等の窒素原料を含まず、水素Ｈ２といったキャリアガスとして使用されるようなガスを含む。プロセスガスＧ２は、アンモニア等の窒素原料を含まないので、第１のIII族窒化物膜６３の表面は熱処理中に改質されて、第１のIII族窒化物膜６３ｂが形成される。第１のIII族窒化物膜６３ｂの表面５３ｃ上には多数のドロップレットが形成される。
【００６０】
別の例のドロップレット形成は、図３（Ａ）を参照しながら説明された工程と同様に行われる。ドロップレットは、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含む。ドロップレットは、プロセスガスＧ５を供給して第１のIII族窒化物膜６３の表層６３ａに形成される。ガスＧ５は、窒素源を含むガスを実質的に供給すること無く、またアルミニウムを含む有機金属原料ガス、ガリウムを含む有機金属原料ガスおよびインジウムを含む有機金属原料ガスの少なくともいずれかを含む。ガスＧ５は、アンモニア等の窒素原料を含まないので、第１のIII族窒化物膜６３の表面は熱処理中に改質される。この改質により、第１のIII族窒化物膜６３ｅが形成される。第１のIII族窒化物膜６３ｅの表面６３ｆ上には多数のドロップレットが形成される。
【００６１】
次いで、図８（Ａ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜６３ｂ（６３ｅ）の熱処理を行う。この熱処理は、有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。熱処理工程では、窒素を含むガスＧ１０を供給して、ドロップレットの構成元素と窒素との化合物を形成する。ガスＧ１０は、例えばアンモニアガスを含む。ガスＧ１０の一例として、ＮＨ３およびＨ２を用いることができる。表面６３ｃ（６３ｆ）上の多数のドロップレットは、窒素を含むガスＧ１０と反応して窒化物になる。この窒化物は、本熱処理工程で使用する温度では固体である。窒素を含むガスＧ１０を供給して第１のIII族窒化物膜６３ｂ（６３ｅ）の熱処理を行うことにより、多数のドロップレットに対応した化合物が付着した表面を有する第１のIII族窒化物膜６３ｄが形成される。図８（Ａ）には例示的に１個の化合物６７が描かれている。
【００６２】
図８（Ｂ）に示されるように、第１のIII族窒化物膜６３ｄ上に第２のIII族窒化物６９を堆積する。この堆積は、成膜ガスＧ４を用いて有機金属気相成長炉１７を用いて行うことができる。成膜ガスＧ４は、所望の有機金属原料（トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム等の少なくともいずれかの原料）およびアンモニアを含むことができる。炉内の圧力は、例えば１キロパスカル以上である。炉内の温度は、例えば摂氏９５０度以上１２００度以下である。第２のIII族窒化物膜２５は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮといった窒化ガリウム系半導体からなる。
【００６３】
この方法によれば、アルミニウム、ガリウムおよびインジウムの少なくともいずれかを構成元素として含むドロップレット６５を形成した後に、窒素を含むガスＧ１０を供給して該化合物６７を形成する。第２のIII族窒化物膜６９は、熱処理された第１のIII族窒化物膜６３ｄ上および該化合物６７上に堆積される。この第２のIII族窒化物膜６９は、第１のIII族窒化物膜６３ｄの転位密度よりも小さい転位密度の領域を有する。
【００６４】
（第５の実施の形態）
図９は、第５の実施の形態に係る半導体装置を示す図面である。半導体装置７１は、支持基体７３と、第１のIII族窒化物領域７５と、第２のIII族窒化物領域７７とを備える。第１のIII族窒化物領域７５は、支持基体７３の材料と異なるIII族窒化物からなり、また支持基体７３上に設けられている。第２のIII族窒化物領域７７は、第１のIII族窒化物領域７５上に設けられており、また第１のIII族組成Ｘ１を有する第１の部分７７ａと第１のIII族組成Ｘ１より小さい第２のIII族組成Ｘ２を有する第２の部分７７ｂとを含む。この半導体装置７１は、第１〜第４の実施の形態において説明された方法によって作製されることができる。該半導体装置７１によって、ＳｉＯ２マスクを含まず、第２の窒化ガリウム系半導体領域７７が低転位になる。貫通転位密度が小さい領域７７ｂは、ドロップレットが形成された部分から成長されてきた。ドロップレットから生成された化合物は、下地の第１のIII族窒化物領域７５の貫通転位が第２のIII族窒化物領域７７に引き継がれることを防いでいると考えられる。これ故に、第２のIII族窒化物領域７７の貫通転位密度が低減されると考えられる。
【００６５】
また、第１のIII族窒化物領域７５は窒化ガリウムからなり、第２のIII族窒化物領域７７は窒化ガリウムからなる。この半導体装置によれば、ＳｉＯ２マスクを含まず低転位の窒化ガリウムが提供される。発明者の実験によれば、第２のIII族窒化物領域７７の貫通転位密度は第１のIII族窒化物領域の貫通転位密度より一桁以上小さい。第２のIII族窒化物領域７７の貫通転位密度は、例えば１×１０８ｃｍ−２であり、第１のIII族窒化物領域７５の貫通転位密度は、例えば２×１０９ｃｍ−２である。また、この窒化ガリウム膜を含む半導体装置では、貫通転位密度が小さい領域７７ｂは、ガリウムリッチになる。第１のガリウム組成（Ｘ１）と第２のガリウム組成（Ｘ２）との差は０．１パーセントより大きい。
【００６６】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本実施の形態では、窒化ガリウム系半導体ＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）について例示的に説明しているけれども、ドロップレットを利用して成長される膜はIII族窒化物であることもできる。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１（Ａ）、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）は、第１の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。
【図２】図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、第１の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。
【図３】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、第１の実施の形態の変形例に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。
【図４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、第２の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。
【図５】図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、第２の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）は、第３の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。
【図７】図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、第４の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。
【図８】図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、第４の実施の形態に係るIII族窒化物膜を形成する方法を説明するための図面である。
【図９】図９は、第５の実施の形態に係る半導体装置を示す図面である。
【符号の説明】
【００６８】
１１…基板生産物、１３…基板、１５…III族窒化物領域、１７…有機金属気相成長炉、１９、１９ｂ、１９ｄ、１９ｅ、１９ｇ…第１のIII族窒化物膜、１９ａ…第１のIII族窒化物膜表層、１９ｃ、１９ｆ…第１のIII族窒化物膜表面、２１、２７…ドロップレット、２３、２９…化合物、２５…第２のIII族窒化物、３１…基板生産物、３３…基板、３５…III族窒化物領域、３５ａ…III族窒化物領域表面、３９、３９ｂ、３９ｃ、３９ｅ、３９ｆ…第１のIII族窒化物膜、４５…第２のIII族窒化物、５１…基板、５３…III族窒化物領域、５３ａ…第１のIII族窒化物膜表層、５３ｂ…第１のIII族窒化物膜、５３ｃ…第１のIII族窒化物膜表面、５３ｅ…第１のIII族窒化物膜、５３ｆ…第１のIII族窒化物膜表面、５９…第２のIII族窒化物、６１…基板、６３…III族窒化物領域、６３ａ…第１のIII族窒化物膜表層、６３ｂ、６３ｅ…第１のIII族窒化物膜、６３ｃ、６３ｆ…第１のIII族窒化物膜表面、６７…化合物、６９…第２のIII族窒化物膜、７１…半導体装置、７３…支持基体、７５…第１のIII族窒化物領域、７７…第２のIII族窒化物領域、７７ａ…第１の部分、７７ｂ…第２の部分、Ｘ１…第１のIII族組成、Ｘ２…第２のIII族組成、Ｇ１…成膜ガス、Ｇ２…プロセスガス、Ｇ３…窒素を含むガス、Ｇ４…成膜ガス、Ｇ５…プロセスガス、Ｇ７…成膜ガス、Ｇ８…成膜ガス、Ｇ９…成膜ガス、Ｇ１０…窒素を含むガス
【図１】
2007008742.tif 000003
【図２】
2007008742.tif 000004
【図３】
2007008742.tif 000005
【図４】
2007008742.tif 000006
【図５】
2007008742.tif 000007
【図６】
2007008742.tif 000008
【図７】
2007008742.tif 000009
【図８】
2007008742.tif 000010
【図９】
2007008742.tif 000011